AT328601B - Schmiermittelzusammensetzung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf Schmiermittelzusammensetzungen und insbesondere auf solche, welche sich als Schmier- und Kühlmittel beim Gesteinsbohren und bei der Metallbearbeitung eignen. 



   Beim Gesteinsbohren oder bei der Metallbearbeitung, wie   z. B.   beim Schneiden, Schleifen, Drehen,
Fräsen u. dgl., wird gewöhnlich das Werkzeug und das Werkstück mit einem Kühlmittel geflutet, um die während des Bearbeitungsvorganges gebildete Wärme abzuführen. Weiters ist es üblich, diese Kühlmittel in Kombination mit verschiedenen Stoffen mit Schmier- und Hochdruckeigenschaften anzuwenden, um die
Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück, insbesondere beim Gewindeschneiden und Räumen, herabzuset- zen. In solchen Fällen wurden bisher wässerige Zusammensetzungen mit einem Gehalt an Schmiermitteln, wie emulgierte mineralölartige oder nichtmineralölartige Zusätze, verwendet. 



   Solche Schneidflüssigkeiten müssen, wenn sie zufriedenstellend arbeiten sollen, gewissen wichtigen Er- fordernissen entsprechen. 



   Diese Erfordernisse, die an eine gute Schneidflüssigkeit gestellt werden, sind unter anderem korro- sionshemmende Eigenschaften bei Eisen-und Kupferlegierungen und Stabilität unter den Arbeitsbedingungen. 



   Wenngleich auch   verschiedeneSchneidflüssigkeiten   diese Eigenschaften besitzen können, so bestehen weitere wichtige Anforderungen, die ebenfalls erfüllt werden sollten, wie   z. B.   die   Fähigkeit, am   Werkzeug und am
Werkstück nach der zerspanenden Bearbeitung keine Rückstände zu hinterlassen, welche sich beim nachfol- genden Trocknen der Flüssigkeit bilden und schwierig zu entfernen sind. Weitere wesentliche Erfordernisse sind die Fähigkeit, nicht zu gefrieren, Verträglichkeit mit Lösungen von hartem Wasser, so dass keine Aus- fällung von Schmiermittelkomponenten stattfindet, Abwesenheit klebriger Rückstände, welche den Betrieb der Maschine stören, und Abwesenheit einer übermässigen Schaumbildung.

   Die bisher bekannten Schneid- flüssigkeiten entsprechen jedoch nicht in zufriedenstellender Weise all diesen Erfordernissen. 



   Es wurde bereits eine wässerige   Bohr- und Schneidflüssigkeit   vorgeschlagen. Bei dieser ist Wasser (40 bis 75%) der Hauptbestandteil als   Kühlflüssigkeit   beim Metallbearbeiten, das durch gewisse Zusätze für die vorgesehenen Zwecke des Metallbohrens und Schneidens geeignet gemacht wird. 



   Weiters ist ein mit Wasser verträgliches lösliches Öl mit einem Gehalt von zirka 60 bis 80% Mineral- schmieröl für die Metallarbeitung vorgeschlagen worden. 



   Es ist offensichtlich, dass mit solchen   Schneidflüssigkeiten   die im vorhergehenden Absatz gesetzten
Ziele nicht erreicht werden können. 



   Erfindungsgemäss wird eine Schmiermittelzusammensetzung geschaffen, die als Schneidflüssigkeit mit verbesserter Korrosionsfestigkeit, Schmierwirkung und Kühlwirkung verwendbar ist und die bei Bohrarbei- ten oder spanabhebenden Arbeiten keiner Friergefahr ausgesetzt ist, ihre Durchsichtigkeit in Lösungenmit hartem Wasser beibehält, zu keiner Bildung von klebrigen, wasserlöslichen Rückständen Anlass gibt, nicht zu einer übermässigen Schaumbildung neigt und gegen Ranzigwerden beständig ist. 



   Diese in der Folge näher beschriebenen Verbesserungen werden mit Schmiermittelzusammensetzungen erreicht, die aus einer ausgewogenen Rezeptur bestehen und als wesentliche Bestandteile auf das Gewicht bezogen etwa 20 bis 70% eines wasserlöslichen Glykols, ein Glycerin, oder Gemische hievon, etwa 0,5 bis
5% eines   Polyoxyalkylenpolyols, etwa   5 bis 30% wenigstens einer Fettsäure mit etwa 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, etwa 4 bis 25% wenigstens eines Alkanolamins und etwa 1 bis 40% eines Lösungsvermittlers enthalten. 



   Das wasserlösliche Glykol oder das Glycerin fungieren als Gefrierschutzmittel, das Polyoxyalkylenpolyol fungiert als lasttragendesMittel. Die Funktion der   organischenSäure inKombination   mit dem Alkanolamin ist hauptsächlich die der Korrosionshemmung, da sich das entsprechende Aminsalz der Säure bildet. Zusätzlich zu seiner Aufgabe, das Aminsalz der Säure zu bilden, fungiert das Alkanolamin auch als Korrosionsinhibitor, in dem die organischen Säuren löslich sind, sowie als Weichmacher, da im Verlaufe der Verwendung durch die Verdampfung vonWasser aus der   S chneidflüssigkeit   auf den Maschinenteilen einRückstand verbleibt, der vorteilhafterweise weich oder halbflüssig ist. 



   Die in der neuen Zusammensetzung verwendete wasserlösliche Grundkomponente kann durch Glycerine, wie 1, 2,3-Propantriol, und Glykole und Glykoläther, welche in den angewendeten Mengen wasserlöslich sind, vorzugsweise solche, die 1 bis etwa 25 Kohlenstoffatome enthalten, gebildet sein. Beispiele solcher wasser- 
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 Hexylenglykol,   1, 4-Butandiol, Pinacol u. dgl.   



   Das Polyoxyalkylenpolyol kann aus der Gruppe folgender Materialien ausgewählt sein : Polyoxyäthylenpolyole, wasserlösliche Öle, erhalten durch Copolymerisation von Gemischen von Äthylenoxyd und Propylenoxyd, wie   z. B.   Öle, hergestellt durch Copolymerisation eines 50 : 50-Gemisches von Äthylenoxyd und Propylenoxyd, wasserlösliche Alkylenglykolheterocopolymeren, Ester oder Äther hievon, worin die verschiedenen Oxyalkyleneinheiten im wesentlichen über die ganze Polyoxyalkylenkette willkürlich verteilt sind, wasserlösliche Polyoxyalkylenverbindungen, enthaltend hydrophobe Homopolyoxyalkyleneinheiten, 
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 kon-Einheitsgewicht von wenigstens etwa 800 und eine oder zwei andere hydrophobe Einheiten, die in einem An- teil von etwa 15 bis etwa 90% der gesamten polymeren Verbindung vorhanden sind, aufweisen.

   Die bevor- zugtesten, in der erfindungsgemässen Schmiermittelzusammensetzung verwendbaren wasserlöslichen poly- oxyalkylenglykole sind Polyätherpolyole, hergestellt durch Umsetzung von Äthylenoxyd und Propylenoxyd, mit Hydroxylzahlen von etwa 20 bis etwa 38. 



   Die organische Säurekomponente umfasst gesättigte oder ungesättigte, gerad- oder verzweigtkettige or- ganische Säuren mit 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen im Molekül oder Gemische hievon. 



   In diesem Zusammenhang wurde gefunden, dass die betreffenden Säuren mit niedrigem Molekulargewicht und einem Gehalt von weniger als 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül nicht zufriedenstellend als Rostinhibito- ren fungieren und auch wegen ihres starken Geruches abzulehnen sind. Anderseits wurde gefunden, dass durch Anwendung von gesättigten organischen Säuren mit relativ hohem Molekulargewicht und mit mehr als etwa 22 Kohlenstoffatomen im Molekül eine nur geringe Stabilität gegen hartes Wasser erzielt wird, und dass die korrosionshemmende Wirkung gering und die Schaumbildungsneigung gross ist. Mit besonderem Vorteil werden für die erfindungsgemässen Zwecke Caprylsäure und Pelargonsäure verwendet. 



   Das in den neuen Zusammensetzungen gemäss der Erfindung verwendete wasserlösliche Alkanolamin kann ein solches mit beliebigem Molekulargewicht sein, es soll jedoch vorzugsweise bei Raumtemperatur in flüssigem Zustand vorliegen. Gewöhnlich sind die Verbindungen mit geringem Molekulargewicht vorzuziehen, und es wurde gefunden, dass Alkanolamine, wie Mono-, Di- oder Triäthanolamin am wirksamsten sind. Es können auch andere wasserlösliche Alkanole verwendet werden, einschliesslich Alkanolamine, wie Isopropanolamin, beispielsweise Mono-, Di- und Triisopropanolamin, Dimethyläthanolamin, Diäthyläthanolamin, Aminoäthyläthanolamin,   N-Acetyläthanolamin,     Phenyläthanolamin, Phenyldiäthanolamin und Gemische   hievon.

   Als Lösungsvermittler können beispielsweise Wasser, Alkohole, einschliesslich wasserlösliche Alkohole, wie beispielsweise Methanol, Äthanol und höhere Alkohole, dienen. 



   Gegebenenfalls können der Zusammensetzung, um noch grössere rostverhindernde Eigenschaften zu vermitteln, Materialien, wie Alkalimetallnitrite, Borsäure, Borate, Phosphate, Chromate oder Benzotriazol, verwendet werden. Diese Rostschutzmittel werden gewöhnlich   inMengen   von etwa 0, 1 bis etwa 10%, vorzugsweise in Mengen von etwa   0. 1   bis etwa 5%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, verwendet. Gegebenenfalls kann die Schmiermittelzusammensetzung auch geringe Mengen verschiedener keimtötender Mittel zur Verhinderung des Bakterienwachstums enthalten. 



   Die neue erfindungsgemässe Schmiermittelzusammensetzung wird vorzugsweise im Zuge eines   Misch-   verfahrens hergestellt, welches darin besteht, dass man das Alkanolamin und die organische Säure mit einem Anteil von etwa 10 bis 20 Teilen des Lösungsvermittlers, der in der fertigen Zusammensetzung zugegen sein muss, umsetzt. Dieses Mischverfahren kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Es ist jedoch sehr vorteilhaft, wenn man unter Rühren auf etwa   500C   erwärmt. Die restliche Menge an Lösungsvermittler, welche im fertigen Produkt zugegen sein muss, wird zusammen mit dem Polyoxyalkylenglykol und irgend einem der andern vorerwähnten Komponenten hinzugefügt.

   Es ist zu beachten, dass, wenn irgend ein Alkalimetallnitrit in dem fertigen Produkt vorhanden sein soll, dieses Nitrit zum Schluss zugegeben wird, da der Zusatz von Säuren, wie beispielsweise Caprylsäure, zu einer Lösung von beispielsweise Natriumnitrit eine Zersetzung des Nitrits zur Folge haben könnte, wodurch dessen rostverhindernde Eigenschaften herabgesetzt oder zunichte gemacht würden. Wenn der neuen Zusammensetzung gemäss der Erfindung ein keimtötendes Mittel hinzugefügt wird, so wird es vorzugsweise mit dem Alkanolamin und der organischen Säure vermischt. 



   Die neuen erfindungsgemässen Schmiermittelzusammensetzungen werden durch das folgende Beispiel näher erläutert, in welchem eine solche Zusammensetzung angegeben und bewertet ist. 

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  Beispiel : 
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<tb> 
<tb> Zusammensetzung <SEP> Materialien <SEP> Beschreibung
<tb> Gew.-%
<tb> 60, <SEP> 00 <SEP> Monoäthylenglykol <SEP> Produktbasis, <SEP> wasserlöslich,
<tb> niedrige <SEP> Viskosität
<tb> 1, <SEP> 25 <SEP> Wasserlösliches <SEP> Lösungsvermittler <SEP> für <SEP> hydrophobe
<tb> Polyoxyäthylenpolyol*) <SEP> u. <SEP> a.

   <SEP> Zusätze
<tb> 13,00 <SEP> Ölsäure <SEP> EP <SEP> und <SEP> Schmierkomponenten
<tb> 0,60 <SEP> Caprylsäure <SEP> Rostschutzmittel
<tb> 6,00 <SEP> Triäthanolamin <SEP> Schaffung <SEP> einer <SEP> Reservealkalinität
<tb> 1, <SEP> 80 <SEP> Diäthanolamin <SEP> Viskositätsmodifizierungsmittel
<tb> 0,40 <SEP> Ätzkali <SEP> Metall-Oberflächenaffinität
<tb> 0, <SEP> 60 <SEP> Borsäure <SEP> Rostschutz <SEP> für <SEP> Stahl- <SEP> und <SEP> 
<tb> Natriumnitrite <SEP> Gusseisenteile, <SEP> Puffer
<tb> 0,05 <SEP> Benzotriazol <SEP> Antikorrosionszusatz <SEP> für <SEP> Kupfer-,
<tb> Messing- <SEP> und <SEP> Bronzeteile
<tb> 0,05 <SEP> Bakterizid <SEP> **) <SEP> Bakterizid <SEP> 
<tb> 15, <SEP> 65 <SEP> Enthärtetes <SEP> Wasser <SEP> Lösungsvermittler
<tb> Physikalische <SEP> Daten <SEP> :

   <SEP> 
<tb> Spezifisches <SEP> Gewicht <SEP> d/15 C <SEP> 1, <SEP> 089
<tb> Trübepunkt <SEP>  C-12 <SEP> (Max.-5) <SEP> 
<tb> Giesspunkt <SEP> OC <SEP> unter-60
<tb> Lagestabilität <SEP> (unter <SEP> dem <SEP> Trübepunkt) <SEP> nicht <SEP> cremig
<tb> nach <SEP> dem <SEP> Erwärmen <SEP> ab-60 <SEP> :

   <SEP> 
<tb> vollkommen <SEP> klar <SEP> bei <SEP> OC <SEP> +10
<tb> Viskosität <SEP> cSt/-20 C <SEP> 260
<tb> cSt/200C <SEP> 38-43
<tb> cSt/50 C <SEP> 12, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> cSt/100oe <SEP> 3, <SEP> 56 <SEP> 
<tb> SUS/100 F <SEP> 95-105
<tb> Viskositätsindex
<tb> berechnet <SEP> aus <SEP> Viskosität <SEP> bei <SEP> 37 C/100 C <SEP> 49
<tb> berechnet <SEP> aus <SEP> Viskosität <SEP> bei-17 C/37 C <SEP> 157
<tb> NN <SEP> mg <SEP> KOH/g <SEP> 22
<tb> SN <SEP> mg <SEP> KOH/g <SEP> 24
<tb> Reservealkalinität <SEP> 62
<tb> Asche <SEP> Gew.-% <SEP> 0, <SEP> 38 <SEP> 
<tb> ASTM-Korrosionstest <SEP> (synth.

   <SEP> Meerwasser) <SEP> bestanden
<tb> Brechungsindex <SEP> bei <SEP> 20 C <SEP> 1, <SEP> 4318
<tb> Aussehen <SEP> schwach <SEP> hellrot, <SEP> klar
<tb> 
 *) Copolymeren äquimolarer Mengen von Äthylenoxyd und Propylenoxyd **)   Formaldehyd- und Methylolverbindungen   von Amiden 
Aus den obigen physikalischen Daten des Beispiels ist ersichtlich, dass die Schmiermittelzusammensetzungen gemäss der Erfindung ausgezeichnete Eigenschaften besitzen und dass sie sich daher für die vielen, bereits angedeuteten Verwendungszwecke eignen. 

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   Die Erfindung wurde an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, es ist jedoch offensichtlich, dass in einem weiten Bereich Abänderungen vorgenommen werden können, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Schmiermittelzusammensetzung mit einem Gehalt an Polyoxyalkylenpolyol und einem Alkanolamin sowie einem Lösungsvermittler, dadurch gekennzeichnet, dass sie, auf das Gewicht bezogen, 20 bis 70% eines wasserlöslichen Glykols oder ein Glycerin oder Gemische hievon, 0,5 bis 5% eines Polyoxyalkylenpolyols, 5 bis 30% wenigstens einer Fettsäure mit 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen, 4 bis 25% wenigstens eines Alkanolamins und 1 bis 40% eines Lösungsvermittlers enthält.

Claims (1)

1. 2. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Glykol Monoäthylenglykol ist.

   3. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Glykol ein Polyglykol ist.

   4. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Glycerin 1, 2,3-Propantriol ist. EMI4.1 oxyalkylenpolyol ein Polyoxyäthylenpolyol ist.

   6. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäure Caprylsäure ist.

   7. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäure Ölsäure ist.

   8. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alka- nolamin Diäthanolamin ist.

   9. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alka- nolamin Triäthanolamin ist.

   10, Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösungsvermittler Wasser ist.

   11. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösungsvermittler Methanol ist.

   12. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösungsvermittler Äthanol ist.

   13. Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als zusätzliche Komponente 0, 5 bis 10 Gew.-% eines Triäthanolaminsalzes eines Arylalkylpolyoxyäthylenphosphatesters enthält.